Трещины в зданиях и как с ними бороться

Изучение трещин – важный этап обследования строительных конструкций зданий. Трещины могут быть вызваны разными факторами и по-разному в итоге воздействовать на техническое состояние объекта.

В зависимости от уровня опасности для несущих и ограждающих конструкций трещины бывают:
1. Неопасные, ухудшающие только состояние внешней поверхности объекта.
2. Опасные, которые вызывают ослабление сечений, такие трещины имеют негативную и продолжительную динамику развития.
3. Трещины промежуточной группы, ухудшающие технические и эксплуатационные свойства объекта, снижают надежность и прочность, но не способствуют полному разрушению конструкций.

В металлических конструкциях трещины в большинстве случаев появляются под действием повторно-переменных (часто циклических) напряжений и нагрузок

Возникновение трещин в железобетонных конструкциях определяется локальными перенапряжениями, увлажнением бетона, коррозией арматуры и действием многих труднопрогнозируемых факторов.

Трещины выявляются путем осмотра поверхностей конструкций, а также выборочного снятия с конструкций защитных или отделочных покрытий. Определяется положение трещин, форма, направление, распространение по длине, ширине раскрытия, глубине, а также устанавливается, продолжается или прекратилось их развитие.
Рассмотрим подробнее факторы, которые влияют на появление трещин, а также способы борьбы с ними на примере трещин в бетоне.

Трещины в бетоне являются распространенным явлением и представляют опасность для эксплуатации конструкции лишь в том случае, если их ширина раскрытия превышает допустимые нормами величины. В этом случае трещина должна ремонтироваться, т.е. заполняться герметизирующим материалом.
Превышение допустимых размеров трещин без их своевременного ремонта может существенно влиять на:

• несущую способность;
• защиту арматуры от коррозии;
• водо- и газонепроницаемость;
• эстетический внешний вид конструкции из бетона.

К основным причинам трещинообразования в бетоне относятся:

• усадка свежеприготовленного бетона;
• отток гидратационного тепла;
• внешние переменные температурные воздействия в сочетании с проникновением воды;
• изменение условий устойчивости конструкции;
• внешние статические и динамические нагрузки;
• мороз;
• коррозия арматуры.

Наблюдение за трещиной осуществляют в течение определенного промежутка времени с использованием «маяков» разных видов, приборов и приспособлений с целью определения интенсивности развития (т.е. расширения и/или взаимного смещения краев) трещины за конкретный период.

Маяки представляют собой две пластины из прозрачного поликарбонатного пластика. Нижняя пластина имеет нанесенную на нее шкалу в мм, а верхняя – красный крест. Крепится такой «маяк» непосредственно на трещину с использованием специальных винтов или двух-компонентного клея.

Виды маяков:

1. Гипсовые и цементные
Гипсовые (алебастровые) или цементные маяки достаточно распространены, видимо с этим и связана их основная проблема — после «срабатывания» (появления трещины в маяке) рядом должен устанавливаться новый, но этого не делают. Необходимо устанавливать не менее 2 гипсовых маяков на трещину и не менее одного гипсового маяка на каждый метр трещины.
2. Механические
Механические маяки содержат элементы, установленные по двум сторонам от трещины, со шкалой и указателем, позволяющими видеть изменение величины раскрытия трещины без дополнительных приспособлений и при правильном использовании имеют довольно точные показатели.
3. На основе электронных компонентов
Современные маяки выполняются на основе электронных компонентов, например тензодатчиков или с использованием оптических технологий. Кроме измерения величины раскрытия трещины, они могут собирать информацию о температурно-влажностных условиях и других параметрах.
4. Стеклянные
Маяки из стекла могут быть выполнены аналогично гипсовым — полоска стекла поперек трещины, либо предусматривать возможность выполнения измерений, в случае, когда устанавливается две пластинки стекла по обеим сторонам трещины. Такие маяки наиболее распространены из-за своей низкой цены и простоты установки. Однако, использование их малоэффективно из-за низкой точности.
5. Бумажные
Бумажки на трещинах все еще встречаются и принимаются за «маяки» не только горе-специалистами, их установившими, но и представителями контролирующих органов.
«Бумажный» маяк нельзя использовать для наблюдения за трещинами, т.к. он дает ложную информацию о происходящих процессах и неспособен обеспечить какой-либо приемлемый уровень безопасности.

Какую информацию можно получить с помощью маяков?

• Определить насколько трещины стабильны, интенсивность и направление их развития.
• Рассмотреть общую картину деформаций здания, с учетом выявленных изменений трещин.
• Проверить взаимосвязь изменения трещин с различными факторами такими, как температура, нагрузка на конструкции, сезонные изменения, замачивание или осушение грунтов, технологические процессы и т.п.

Отсутствие маяков на трещинах может однозначно свидетельствовать об отсутствии наблюдений за ними. Но даже при наличии маяков, далеко не всегда наблюдения ведутся. И это недопустимо, так как в первую очередь наблюдения за трещинами обеспечивают безопасность.

Рассмотрим другие приборы, которые используются для наблюдения за трещинами:

1. Оптические приборы (лупы и микроскопы):
Представляют собой самые различные по виду и конструкции лупы и микроскопы, которые позволяют не только детально рассмотреть трещину с увеличением от 7 до 50 раз, а и точно измерить ширину трещины за счет наличия шкалы в них. Основная часть оптических приборов имеет возможность регулировать четкость изображения за счет вращения кольца на них, а некоторые виды луп и микроскопов оборудованы подсветкой за счет наличия в них лампочки и батареек.

2. Шаблоны и трафареты
Представляют собой различные приспособления из оргстекла или другого синтетического основания, на которое нанесены и обозначены полосы различной толщины. При измерении они прикладываются поперек трещины и методом визуального сравнения подбирается та ширина нанесенной на шаблон или трафарет полоски, которая соответствует ширине трещины. По внешнему виду шаблоны и трафареты могут быть в виде линейки.

3. Щупы
Щуп представляет собой набор стандартных пластин с различной и известной толщиной, соединенных между собой в виде веера и складывающихся вместе как перочинный нож. Сущность измерения заключается в том, что в трещину поочередно вставляются пластины различной толщины до тех пор, пока одна из пластин будет плотно заходить в трещину. В процессе измерения подбирается пластина, которая по толщине соответствует ширине раскрытия трещины. Таким образом, ширина раскрытия трещины будет равна толщине пластины, которая плотно в нее входит.

4. Клинья
Клинья используются для определения ширины раскрытия трещин как в бетоне, так и в кирпичной кладке, в том случае когда ширина трещины имеет значительные размеры (т.е. более 1 мм). Сущность измерения заключается в том, что при измерении ширины раскрытия трещины клин непосредственно вставляется в нее до тех пор, пока он «застрянет» у основания, и затем снимаются показания в том месте, где он застрял. Клинья могут отличаться между собой по конструкции.

Норма допустимой ширины раскрытия трещины зависит от режима эксплуатации бетонной и железобетонной конструкции и воздействий на нее:

Если трещины в бетоне имеют:

• меньшую ширину, то они ремонта не требуют (и представляют исключительно эстетический недостаток);
• большую ширину, то они требуют ремонта, т.е. заполнения специальными герметизирующими материалами с использованием паккеров.

Если же заполнение трещин невыполнимо по техническим или экономическим причинам, то производится полная замена поврежденного участка. Либо установка дополнительных несущих элементов, исключающих поврежденный участок из работы.

Непосредственно во время ремонтных работ наблюдение за трещинами выполняется в основном для обеспечения безопасности, чтобы убедиться в отсутствии влияния проводимых работ на состояние поврежденных конструкций. В некоторых случаях наблюдение помогает отслеживать изменение положения конструкций, если ремонт предполагает их возврат в проектное положение.

Также не следует забывать, что после завершения ремонтных работ может потребоваться контроль качества работ, предполагающий продолжение наблюдения за трещинами, для подтверждения стабилизации деформаций. В связи с этим, может потребоваться сохранение некоторых мест наблюдения во время ремонта для дальнейшего использования.